水产品加工副产物综合利用的研究现状-曾峰.doc

水产品加工副产物综合利用的研究现状

摘要：水产品生产和消费的日益增长，随之产生大量的水产品加工副产物，如何提高这些副产物的利用效率，对于减少环境污染、提高加工企业经济效益和水产资源的综合利用率均具有重要意义。本文主要综述水产品加工副产物和低值水产品综合利用的意义，水产品加工副产物综合利用的研究现状及发展趋势。

关键词：水产品加工；加工副产物；综合利用；研究现状；发展趋势

我国各种水产品年产量可达4896万t(2008),人均37.0kg,居世界首位[1]。随着鱼类加工业的迅速发展,各种鱼类加工副产品,如鱼头、鱼皮、鱼骨、鱼鳞、鱼鳍、鱼鳔和内脏等,这些副产物占鱼体总重的40%～60%,因此该类资源的综合利用问题也显得日益突出[2～4]。此外,鱼类副产物的共同特点之一是水分含量很高,极易腐败变质,一般需要在短期内及时加工。所以,如何充分利用这些副产物,提高鱼类资源的加工利用率,也避免了因这些副产品随意抛弃而对自然环境所产生的压力[5～6]。
食品加工副产品的综合利用是现代食品加工的一个突出特点,其主要目的是提高天然资源综合利用率,减少浪费和环境污染,水产加工副产物资源的综合利用也是其中之一。目前,对低值海产品及海(水)产加工副产品的综合利用方式有多种,如利用低值鱼加工生产鱼糜,再制成鱼肉香肠、鱼肉豆瓣、切片火腿等方便食品。利用鱼加工副产品制备EPA和DHA含量高的鱼油,进一步加工成为功能保健品[7]。利用鱼皮、鱼鳞、鱼骨等副产品提取胶原蛋白,也可将低值鱼经酶解加工成优质调味料[8]。此外,鱼糜经加工成型后,可生产各类仿生食品,如仿真虾、蟹等,此所谓仿生海洋食品[9]。
上述各种鱼副产物中含有丰富的油脂、蛋白质、脑磷脂、矿物质等营养组分,这些物质在食品、化工、保健品和化妆品等领域均有广阔的应用前景。随着生物学和生物技术的发展,现代食品工程高新技术对低值水品加工了产生巨大的影响。如食品超微粉碎技术、干燥新技术、包装杀菌新技术、超临界萃取技术和挤压技术等,在低值水产品的综合利用过程中,也发挥着越来越重要的作用[10～11]。
1 水产品加工综合利用的意义
水产品加工综合利用是渔业生产的延续，它随着水产捕捞和水产养殖的发展而发展，并逐步成为我国渔业内部的三大支柱产业之一。水产品加工综合利用的发展对促进捕捞和水产养殖的发展具有重要意义。水产品加工综合利用的发展，不仅提高了资源利用的附加值，而且还安置了渔区大量的剩余劳动力，并且带动了加工机械、包装材料和调味品等相关行业的发展，具有明显的经济效益和社会效益。
水产品加工副产物中除含有大量的蛋白质、脂肪外还含有丰富的矿物质和其他生物活性成分。如果不充分利用这些加工副产物，不仅会造成资源浪费，而且会带来环境污染。如何深度开发利用水产品加工副产物，对于水产品加工综合利用和保护环境有重要意义，而且也能支持和促进水产捕捞和养殖生产的发展。水产品加工副产物高值化综合开发利用，不仅可提高资源利用的附加值，降低企业的生产成本，提升我国水产品加工业的国际竞争力，而且还能带动相关行业的发展。充分利用水产品加工副产物资源，将加工副产物转化为高附加值产品，实现变废为宝零排放，是本世纪科技兴渔的重点和目前渔业生产发展中急需解决的关键技术问题之一。
2 水产加工副产物综合利用的研究现状
对于水产加工副产物及低值鱼贝类的综合利用，最初研究主要集中在鱼粉、鱼油（包括鱼肝油）、鱼蛋白等方面。之后研究主要集中在水解蛋白、胶原、明胶、内脏酶制剂、矿物元素提取、皮革、软骨素及生物活性肽等方面近年来，利用生物化学和酶化学技术从低值水产品和加工副产物中研制出一大批综合利用产品，如水解鱼蛋白、蛋白胨、甲壳素、水产调味品、鱼油制品、水解珍珠液、紫菜琼胶、河豚毒素、海藻化工品、海洋生物保健品和海洋药物等[12]。
2.1 提取鱼油
鱼头和鱼皮是鱼类加工过程中的主要副产物,其中含有丰富的油脂和蛋白质资源。一般鱼头和鱼皮中均含有丰富的油脂,分析结果表明,鱼油的多不饱和脂肪酸含量丰富,尤其是二十碳五烯酸(EPA)和二十二碳六烯酸(DHA)在改善记忆、睡眠和减少心脑血管疾病发生风险方面发挥着显著的作用。正因如此,使得鱼油制品成为近年来保健品中的新宠。
2.2 提取胶原蛋白(明胶)
胶原蛋白是一种细胞外蛋白质,它是曲3条肽链拧成螺旋形的纤维状蛋白质,胶原蛋白是人体内含量最丰富的蛋白质,占全身总蛋白质的30%以上。胶原蛋白富含人体需要的甘氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸等氨基酸。胶原蛋白是细胞外基质中最重要的组成部分。而明胶是采用动物皮骨熬制所得的胶原蛋白的水解物,具有显著的增稠和胶凝作用,且无色、无味、透明,作为一种食品添加剂广泛应用于食品工业。鱼头、鱼骨、鱼鳞和鱼皮中含有丰富的胶原蛋白,是提取明胶的丰富资源。一般食品和工业用明胶来自猪、牛等动物的皮,但是随着各种动物传染病的蔓延,人们对其明胶产品的安全性产生担忧。相比之下,鱼类明胶的安全性更高。鱼鳞中也含有丰富的胶原蛋白,此外,鱼鳞具有抗癌、抗衰老、降低血清总胆固醇和甘油三酸酯的功能,可以替代来源稀少的龟胶,有效率在95%以上[13]。曾名勇等[14]在以鲈鱼、鲫鱼和鳙鱼鱼皮为原料提取明胶时,酶解条件为采用碱性蛋白酶,pH9,酶解温度50e,鱼头B水(g/mL=1B1,加酶量680U/g,振荡频率152r/min优化的浸酸除盐条件为:浸酸温度20e,浸酸用浓度0.4mol/L,骨粉B盐酸(g/mL)=1B5,搅拌速度130次/min,浸酸1.5h/次,共浸5次,明胶最高得率17.40%。提取鱼头、鱼骨中明胶的一般工艺为:鱼头y切碎y酶解y风干粉碎y浸酸y洗涤除酸y浸灰y洗涤除碱y提胶y过滤y干燥y成品。所得明胶强度和黏度均比猪皮明胶高,分子结构和分子量与猪皮明胶相近[15]。
2.3 提取鱼蛋白酶解液
利用中性蛋白酶、碱性蛋白酶对脱脂后的鱼副产品中的蛋白质进行水解提取,是该领域研究的热点之一。研究结果显示,不同来源的鱼副产品、不同的酶制剂、不同的水解条件,所得鱼蛋白水解液的组分均存在差异[16]。所采用的酶制剂主要有:中性蛋白酶、木瓜蛋白酶、复合风味酶(Flavorzyme)、枯草杆菌中性蛋白酶、碱性蛋白酶、复合蛋白酶(protamex)等。
采用复合酶水解的产品优于单一酶,一般工艺为:温度50e,pH7.0,加酶量为中性蛋白酶:木瓜蛋白酶60U/gB40U/g,水解时间4.5h,料液比1：1.1～1.5,水解鱼蛋白中粗蛋白含量达87.63%,蛋白质收率37.1%。
2.4 直接加工成鱼风味食品和调味品
采用油炸、整形、调味等处理制作成风味鱼鳍、鱼排等小吃食品[17]。采用蛋白酶水解方法提取鱼头蛋白营养液,也可以采用发酵的方式制作鱼头酱油等调味品[16]。将鱼头、鱼骨/刺等副产品粉碎、研磨,经超微粉碎后,可制备鱼骨粉产品[18]。该产品含85%水分、2.4%粗脂肪、8.9%蛋白质和5.5%的灰分,pH值7.6。可以直接作为补钙制剂食用,也可以作为添加剂应用于食品加工中。
2.5 鱼类加工副产物的综合利用
鱼类加工过程中会产生大量的副产物包括鱼头、鱼皮、鱼鳞、鱼鳍、鱼骨及其残留鱼肉，其重量约占原料鱼的40%～55%（龚钢明等[19]，赖海涛等[20]）。这些副产物中含有大量优质的蛋白质，还含有多种生物活性物质。鱼类加工副产物综合利用的主要途径有：加工饲料鱼粉；将鱼头、鱼骨加工成鱼骨糊、鱼骨粉、鱼香酥；从鱼内脏中提取鱼油，提EPA、DHA 制品；从鱼鳞中提取鱼鳞胶；鱼皮制革；将鱼鳔加工成鱼肚；生产鱼蛋白粉和鱼露；提取生物活性物质和酶类（如硫酸软骨素、抗高血压成分）（何秋生等[21]）。
2.6 对虾加工副产物的综合利用
中国是全球最大的对虾生产国，对虾产量约占世界养殖总产量的37%，出口产品主要是以去头对虾和虾仁为主。虾类加工过程中产生的副产物包括虾头和虾壳，约占虾体的30%～40%。对虾加工副产物的综合利用途径主要有：利用酶解、过滤和降压分馏技术生产虾油、虾调味品和虾味素；利用化学处理和超临界提取制备虾青素和甲壳素。
2.7 贝类加工副产物的综合利用
我国也是世界贝类生产大国和出口大国，养殖产量占世界养殖总产量的60% 以上，出口量占世界出口总量的40% 以上。我国主要养殖贝类有50 多种，产量1 200 万t 左右，约占我国渔业养殖总产量的26%。贝类加工中产生的副产物包括贝壳、中肠腺软体部和裙边肉等，占总重量的25%以上。贝类加工副产物的综合利用途径主要有：裙边肉或中肠腺软体部富含氨基酸和牛磺酸，利用生物酶技术、喷雾技术和美拉德反应增香技术生产氨基酸、牛磺酸和调味品；贝壳通过物理和化学方法处理可制取活性钙、土壤改良剂和废水除磷材料（王国利等[22]，郑丽等[23]）。
2.8 鱿鱼加工副产物的综合利用
鱿鱼在加工处理过程中约有20%～25% 的鱿鱼眼、表皮、软骨及内脏等副产物产生，但它们的高值化应用却未得到应有的重视，这类副产物大都用来加工鱼粉，还有部分甚至被当作废物随意丢弃或掩埋，造成环境污染（马永钧等[24]）。鱿鱼加工副产物的综合利用途径主要有：鱿鱼内脏含有20%～30% 的粗脂肪，其中不饱和脂肪酸含量为86％，ω～3 系列脂肪酸含量为37%（ 其中EPA 占12%，DHA 占24%），因此鱿鱼内脏是生产鱼油的良好原料（童军锋等[25]）；鱿鱼软骨（喉骨）约占鱿鱼体重的2% 左右，其主要成分是由硫酸软骨素和蛋白质组成，因此，鱿鱼软骨是制取硫酸软骨素的重要原料（Mourano，1996）；鱿鱼的眼睛约占鱿鱼体重的2%，__是生产透明质酸的优质来源；鱿鱼皮占鱿鱼体重10% 左右，含有大量的胶原蛋白。鱿鱼皮胶原蛋白多项性能优于其他来源的胶原蛋白，是胶原蛋白的重要来源（Sadowska 等[26]，蒋家新等[27]；鱿鱼墨汁具有抗氧化抗菌和治疗溃疡等功能是很好的药用原料（苏鹤声[28]，陈士国等[29]）。
2.9 海藻加工副产物的综合利用
海藻加工副产物中主要含有海藻渣和废弃液。海藻加工副产物的综合利用途径主要有[30]：利用海藻渣生产肥料、海藻动物饲料、作为造纸原料和海藻膳食纤维；从海藻废弃液中回收海藻糖和海藻寡糖。
3 水产品加工与综合利用的发展趋势
水产加工业是渔业生产的延续,是优化渔业结构、实现渔业增效、渔农增收的有效途径。我国水产加工业已发展成为以冷冻冷藏水产品为主鱼糜制品、调味休闲食品、干制品、腌熏制品、罐头制品、调味品、功能保健品、鱼粉与饲料加工、海藻化工、海藻食品以及海洋药物等多个门类为辅的较为完善的水产加工体系。但整体来说,我国水产品加工与国外水平相比,还有很大的差距,主要表现为:加工量比例较低、加工技术含量低,高附加值产品少、废弃物综合加工利用水平不高。此外,我国目前用于水产品加工的许多传统产品加工技术落后,也成为制约我国水产业发展的主要因素之一,亟待更新。
目前,国际上水产加工副产物利用或低值水产品加工正向以下四大类发展:
一是方便水产食品。即用低值水产品或水产加工副产物为原料,采用一定工艺提取其中的营养物质,加工成浆,然后配以淀粉、植物蛋白、植物胶等食物组分,生产出各式各样的鱼糕、鱼卷、鱼饼、鱼丸、鱼片、鱼酱和鱼香肠等风味浓郁的水产方便食品。这样的食品不用烹调即可直接食用,既富有营养又便于保存,还具有携带方便的特点。
二是风味水产食品。用一些水产加工副产物或低值鱼虾类加工成具有独特风味的小包装休闲食品。如油炸鱼排、烤鱼片、鱼丸等。
三是模拟水产食品。即采集水产加工副产物或低值鱼虾原料中的鱼肉,配合以淀粉、植物蛋白、食用植物胶等组分,采用一定工艺技术制成色、香、味、形近似虾、蟹、贝的人造虾仁、蟹肉和干贝等,这类食品具有营养丰富,价格便宜的优点。
四是保健水产食品。即以水产加工副产物或低值水产品为原料,从中提取具有各种生理保健活性的物质,如鱼油、胶原蛋白、硫酸软骨素等,生产保健水产品。
此外,在上述水产加工副产物利用或低值水产品加工中,现代食品加工高新技术,如超临界提取技术、挤压技术、酶解技术、微胶囊技术、超高压技术等均得到日益广泛地应用[31]。

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